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复合材料/胶粘剂 |
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环氧缠绕材料设计呈三足鼎立 |
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| http://cn.newmaker.com
2/9/2007 10:44:00 AM
佳工机电网
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环氧树脂缠绕材料是其复合材料应用领域的重要门类，该材料成型优劣很大程度上取决于工艺设计，因此业界对工艺环节十分重视。经过多年的实践其工艺设计继续呈现三足鼎立之势，产品设计、强度设计、缠绕张力制度计算不可偏废。
环氧树脂缠绕材料由纤维及其织物、树脂胶液组成。其中纤维及其织物应用最多的是无碱玻纤无捻粗纱，如8-40/20及8-40/40无碱无捻粗纱，这种纱强度高、浸润性好，与树脂粘结性好、价格低，但缠绕时易起毛、断头，张力控制较难。若对强度要求高时可用有捻纱、布带或无纬带，对军工用高质量制品则选用s玻纤、芳纶纤维和碳纤维。树脂胶液初期采用不饱和聚酯较多，近些年来环氧树脂的比例增大，我国常用的环氧树脂品种是蓝星新材料无锡树脂厂研发的E-42，综合性能最好、应用最多。
关于环氧树脂缠绕制品缠绕成型的工艺设计，以内压容器为例，产品设计根据产品使用和设计要求技术质量指标，进行结构选型、缠绕线型和芯模设计。内压容器通常采用有封头的筒形容器，长径比为2～5，这是由于缠绕线型的可调性，筒形容器很容易实现等强度且成型工艺简单。缠绕类型可分为纵向缠绕、环向缠绕和螺旋缠绕3种，应根据制品的形状结构、载荷特性、强度要求、使用环境及设备情况综合考虑决定，筒形内压容器多采用螺旋缠绕，纵向缠绕与环向缠绕的组合或低缠绕角螺旋缠绕与环向缠绕的组合。
强度设计通过计算确定容器在所规定的载荷下能长期正常工作的最少纤维含量，为此必须使容器的两个主应力方向(环向及纵向)达到等强度，等强度可通过合理的环向和纵向纤维含量配比来实现，如采用螺旋缠绕与环向缠绕组合的方式，则应算出环向和螺旋向纤维的缠绕层数。最后是缠绕张力制度计算。纤维在受张力状态下进行缠绕，后缠上去的纤维势必对先缠上去的那层纤维产生径向压力，迫使已缠纤维层在径向产生压缩变形使内层纤维松弛，产生内松外紧现象。这会造成内外层纤维不能同时承载、外层纤维先断、制品总体强度下降，因此需采用逐层递减张力制度，通过计算求出每层的缠绕张力。
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